Из чего состоит сотовый телефон

Каждый смартфон состоит из множества сложных компонентов и вы не всегда будете думать о них перед выбором модели аппарата. Но, тем не менее, важно знать какие аппаратные средства помогают вашему смартфону функционировать.

В этой статье мы разберем основные части того, что стало одним из самых важных электронных устройств на рынке. Рассмотрим из чего состоит смартфон и для чего нужен тот или иной компонент. Сейчас существует множество различных моделей смартфонов, разных конструкций, с разными характеристиками, временем автономной работы и так далее. Но если вы разбираетесь в аппаратной начинке смартфона, то выбрать нужную модель будет намного проще.

Из чего состоит смартфон

1. Дисплей

Один из самых очевидных компонентов смартфона — это его экран. Все что вы видите на экране обрабатывается и контролируется внутренними компонентами. Сейчас существуют две технологии изготовления дисплеев:

• Жидкокристаллические экраны, они изготовляются по технологии IPS или TFT;
• Светодиодные экраны, изготовленные по технологии AMOLED или Super AMOLED.

Жидкокристаллический дисплей использует подсветку для получения изображения. Белый свет проходит сквозь фильтры и благодаря возможности управления свойствами кристаллов вы можете видеть разные цвета. Свет не создается самим экраном, он создается источником света за ним.

Светодиодный экран работает по-другому. Каждый пиксель, который вы видите на экране — это отдельный светодиод. Здесь сам экран создает яркие и красочные цвета. Преимущество Super AMOLED по сравнению с IPS в том, что когда пиксель выключен вы будете видеть черный цвет, он не использует батарею. Поэтому смартфоны с AMOLED более эффективны для автономной работы. Но экраны AMOLED дороже чем IPS, поэтому смартфон с таким дисплеем будет стоить значительно дороже.

2. Аккумулятор

В смартфонах обычно используются литий-ионные аккумуляторы, они могут быть съемными или не съемными. Благодаря этой технологии вам не понадобиться калибровка или тестирование аккумулятора, как при использовании батарей на основе никеля. Тем не менее у этих аккумуляторов есть множество своих проблем.

3. System-on-a-Chip (SoC)

SoC или материнская плата с процессором — это самый важный компонент вашего смартфона. Некоторые пользователи могут думать, что это процессор устройства, но это нечто большее. SoC включает в себя не только процессор, но и графический процессор, LTE-модем, контроллер экрана, беспроводные адаптеры и другие блоки кремния, которые заставляют телефон работать.

Существуют смартфоны, использующие SoC от Qualcomm, MediaTek, Samsung, собственные чипы компании Krirn, Apple, но все они используют одну и ту же архитектуру — ARM. ARM не только производит процессоры, но и лицензирует их архитектуру для других компаний, поэтому все могут использовать одну технологию для создания современных и мощных SoC.

Некоторые компании выпускают свои архитектурные линейки, которые совместимы с ARM и могут использоваться в смартфонах. Примером могут служить наборы микросхем Apple, работающие на процессорах Cyclone или процессоры Qualcomm Kryo. SoC — это основные компоненты из чего состоит смартфон.

4. Внутренняя и оперативная память

Ни один смартфон не сможет работать без оперативной памяти и системного хранилища. Большинство устройств используют оперативную память LPDDR3 или LPDDR4, а некоторые высококлассные модели поставляются с LPDDR4X. Сочетание LP означает Low Power, напряжение питания этих микросхем снижено, а это делает их более эффективными в плане потребления энергии.

LPDDR4 более эффективен чем LPDDR3, а LPDDR4X эффективнее и экономичнее обоих. Также есть еще более аффективная память — LPDDR5.

Что касается внутреннего хранилища, то здесь применяется флеш память от 32 до 256 Гб. Требования пользователей постоянно растут и в соответствии с ними будут расти объемы. Когда вы включите телефон, то увидите что размер накопителя меньше чем заявлен. Например, сказано что накопитель на 64 Гб, а для записи доступно 53-55 Гб. Эта память занята операционной системой и приложениями.

5. Модемы

Поскольку смартфоны — это все еще телефоны, им нужны коммуникационные компоненты для приема и совершения звонков, отправки текстовых сообщений и связи с сетью интернет. Именно для этого используются модемы. У каждого производителя SoC есть свой бренд модемов, это Qualcomm, Samsung, Huawei и другие.

Каждый из производителей пытается выпустить самый быстрый LTE-чип. На данный момент самый быстрый 9-LTE чип, но его нет смысла брать, если ваша сотовая сеть не поддерживает такую скорость.

6. Камера

У всех смартфонов есть фронтальная и передняя камеры. Камеры состоят из трех основных частей:

• Сенсор — обнаруживает свет;
• Линза — концентрирует изображение;
• Процессор изображений.

Количество мегапикселей камеры смартфона по-прежнему остаются очень важным критерием, но теперь это имеет намного меньшее значение. Сейчас основным ограничивающим фактором становится сенсор камеры, а также его чувствительность когда через него проходит свет.

Сенсор может вести себя по-разному в каждом смартфоне, поэтому фото или видео будет иметь разный контраст, оттенки, насыщенность по сравнению с другими смартфонами. Поскольку смартфоны имеют небольшой размер сенсора, они, как правило, плохо работают в условиях слабого освещения.

7. Датчики

В большинство современных смартфонов встроено пять основных датчиков которые позволят использовать смартфон более удобно. Вот они:

• Акселерометр — используется приложениями для определения ориентации устройства и его движений. Например, позволяет использовать встряхивание смартфона для переключения музыки;
• Гироскоп — работает с акселерометром, чтобы обнаружить  вращения вашего телефона. Полезно для игр в гонки;
• Цифровой компас — помогает найти Север для нормальной ориентации на картах;
• Датчик освещенности — этот датчик позволяет автоматически устанавливать яркость экрана в зависимости от окружающего света и помогает увеличить время автономной работы.
• Датчик приближения — во время разговора если устройство приближается к вашему уху, этот датчик автоматически блокирует экран чтобы предотвратить нежелательные касания.

Это были все основные элементы смартфона, в различных моделях могут быть и другие датчики, например, датчик пульса, давления и температуры, но они встречаются намного реже.

Выводы

Мы рассмотрели из чего состоит смартфон. Теперь, когда у вас больше информации о сложных компонентах, из которых состоит каждый смартфон, вы можете выбирать вашу будущую покупку сравнивая характеристики различных компонентов. Так вы выберите лучшее устройство, которое будет полностью отвечать вашим потребностям.

https://youtu.be/SsBKQDpguRo

Источник: fossbytes.com

За несколько десятилетий вычислительные машины стремительно эволюционировали. Многокомнатные релейные, ламповые и транзисторные монстры уступили дорогу куда более совершенным устройствам, собранным из полупроводниковых микросхем. Благодаря миниатюрности, надежности, малому энергопотреблению и невысокой стоимости компьютеры проникли во все сферы быта – от телефонов до стиральных машин. Но развитие на этом не остановилось. И если средневековые схоласты спорили о том, сколько ангелов может поместиться на острие иглы, инженеры будущего наверняка смогут разместить там полнофункциональный мобильный компьютер. Впрочем, и современные достижения микроэлектроники весьма впечатляют.

Высокоинтегрированные системы

Традиционные мобильные платформы, состоящие из микросхем системной логики (чипсета) и процессора, размещенных на системной плате, годятся для ограниченного круга устройств, прежде всего ноутбуков и нетбуков. Однако есть целый класс сверхмобильных аппаратов, которым в качестве платформы требуется нечто более компактное и менее энергопотребляющее. Среди них – планшетные компьютеры, смартфоны, ультракомпактные нетбуки и всевозможные специализированные гаджеты (навигаторы, MP3- и MP4-плееры и т.д.). В основе – сверхмобильная платформа, которая чаще всего представляет собой так называемую систему на кристалле (System-on-a-Chip, SoC). Это в буквальном смысле самодостаточная система, объединяющая разнообразные устройства (процессоры, память, контроллеры интерфейсов и многое другое) и выполненная в виде единой микросхемы (кристалла).

Краеугольным камнем SoC является особый центральный процессор со сверхнизким энергопотреблением. В отличие от процессоров для ПК, в которых применяется разработанная Intel архитектура х86, процессоры мобильных платформ в подавляющем большинстве случаев используют архитектуру ARM, позволяющую создавать пусть менее производительные, зато более экономичные и компактные устройства.

Самыми известными производителями процессоров данной архитектуры являются фирмы Qualcomm, Marvell, Apple и Samsung. Их разработки используются не только в мобильных устройствах собственного производства, например Apple iPhone, но и в изделиях сторонних производителей, таких как HTC или Nokia.

Несмотря на жесткие технические ограничения, задаваемые «ультракомпактными» условиями эксплуатации, частоты современных одночиповых систем уже смогли превысить знаковый рубеж 1 ГГц. Такая производительность вовсе не является избыточной – она нужна прежде всего для плавного воспроизведения насыщенного технологией flash-контента – в частности, многих интернет-сайтов.

В ближайшее время ведущими разработчиками ARM-процессоров запланирован массовый переход на двухъядерную архитектуру с дальнейшей перспективой внедрения полноценной многоядерности.

В связке с процессором работает графическое ядро, также разработанное с учетом максимальной экономичности. Впрочем, современные мобильные графические ядра способны не только выводить элементы интерфейса на экран, но и воспроизводить видео стандартов высокой четкости (HD-видео), а также брать на себя расчеты сложной трехмерной графики, использующейся в разнообразных популярных 3D-играх.

Хотя новейшие решения класса ARM Mali 400, NVIDIA GeForce ULP (Tegra 2) или Imagination PowerVR SGX540 по своим графическим и иным возможностям уступают настольным аналогам, однако вполне сопоставимы с видеопроцессорами, применяющимися в таких популярных игровых приставках, как Microsoft Xbox 360 и Sony PlayStation 3. Недаром в последнее время появилось множество динамичных трехмерных игр с впечатляющей графикой и сложными спецэффектами.

ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ

Как в любой компьютерной системе, одним из обязательных элементов SoC является оперативная память. Преимущественное распространение получил тип памяти LPDDR (Low Power Double Data Rate – память с низким энергопотреблением и удвоенной скоростью передачи данных). Несмотря на сходство с названиями DDR2 и DDR3, новый тип памяти несовместим с этими стандартами напрямую из-за примененных в LPDDR многочисленных микроархитектурных решений, призванных существенно снизить энергопотребление.

Типичный объем оперативной памяти в современных мобильных устройствах за последнее время существенно возрос (с 128 до 512 Мб–1 Гб) и фактически соответствует объему ОЗУ настольных ПК трех-четырехлетней давности, позволяя использовать новейшие мобильные операционные системы и приложения, которые по своей функциональности мало в чем уступают настольным аналогам.

ДИСПЛЕИ

В современных гаджетах применяются сенсорные дисплеи двух типов: емкостные и резистивные. Первые обладают более высокой прозрачностью и, следовательно, требуют менее мощной подсветки для обеспечения высокой яркости и контрастности – это положительно сказывается на энергопотреблении, позволяя увеличить время автономной работы мобильного устройства. Кроме того, емкостные экраны лучше реагируют на легкое касание пальцем, тогда как для четкого срабатывания резистивного экрана требуется некоторое усилие при нажатии – оптимальным является ввод с помощью стилуса. Впрочем, в 2008 году компания HTC разработала и запатентовала электронное перо для работы с емкостными экранами, специально предназначенное пользователям, привыкшим к управлению с помощью стилуса и не желающим переходить на «пальцевый» метод.

Дополнительным преимуществом емкостных экранов является возможность определения нескольких нажатий сразу (технология Multitouch). Типичный размер экрана для планшета составляет 7–10 дюймов (18–25 см) по диагонали, с разрешающей способностью от 800х480 до 1280×800 точек. У смартфонов и медиаплееров диагональ равна, как правило, 3–4 дюймам (7–10 см), а разрешение экрана варьируется от скромных 320х200 до впечатляющих 960х640 точек (Retina display в новых iPhone и iPod touch).

ОC ДЛЯ СВЕРХМОБИЛЬНЫХ ПЛАТФОРМ

Несколько слов об операционных системах, используемых в составе высокоинтегрированных мобильных платформ. Одна из старейших мобильных ОС – Symbian – формально является самой авторитетной на рынке, но стремительно теряет популярность под натиском молодых и перспективных конкурентов. По последним статистическим отчетам, быстрее всех распространяется операционная система Android, разработанная и внедряемая компанией Google.

Буквально за два года эта ОС получила широчайшую известность и уверенно отвоевывает позиции в самых разных устройствах: от смартфонов и коммуникаторов до нетбуков и планшетов. И, несмотря на то что новая версия Android с заявленной официальной поддержкой планшетов (Android 3.0 Honeycomb) находится пока в стадии разработки, производители не стесняются использовать в своих устройствах ее смартфонную версию.

Уступает позиции и BlackBerry OS, разрабатываемая компанией Research In Motion (RIM). Впрочем, в выпущенной летом 2010 года версии 6.0 появились многочисленные нововведения (возможность одновременного управления с помощью трекбола, аппаратной клавиатуры и сенсорной панели, обновленный браузер, поддержка HTML5 и др.), с помощью которых производитель надеется догнать конкурентов.

На четвертом месте – операционная система от Apple под названием iOS, получившая массовое распространение благодаря огромной популярности таких мобильных устройств, как iPhone, iPod touch и, конечно, iPad. Раньше продукты Apple считались нишевыми и имиджевыми, предназначались узкой аудитории поклонников «яблочной» фирмы; сегодня же Apple стала законодателем мод, а порой выступает первопроходцем.

Пытается идти в ногу со временем и такой столп программной индустрии, как Microsoft. В 2010 году компания выпустила совершенно новую и перспективную операционную систему Windows Phone 7, призванную заменить теряющую популярность Windows Mobile (к сожалению, русифицированная версия пока не выпущена). Сенсацией стало официальное заявление компании Nokia о прекращении поддержки Symbian и переходе на новую операционную систему от Microsoft.

СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ НА КРИСТАЛЛЕ

Разработкой систем на кристалле занимаются более десятка крупных фирм, но лишь некоторые из решений получили распространение на быстро растущем рынке мобильных устройств. Как уже упоминалось, в подавляющем большинстве SoC используются процессоры архитектуры ARM. Следует отметить, что производители, как правило, не разрабатывают процессоры самостоятельно, а лицензируют готовые модификации архитектуры у компании ARM. Каждый SoC-процессор собирается индивидуально, под конкретные задачи и условия применения, из готовых блоков-«кубиков», обеспечивающих необходимую функциональность с учетом требуемых характеристик. По такой схеме работают компании Texas Instruments, ST-Ericsson, Samsung, Freescale, Apple.

Собственной разработкой процессоров, помимо «материнской» компании ARM, занимаются Qualcomm (SnapDragon) и Marvell (XScale). Несмотря на то, что в составе новой платформы Tegra 2 еще используется «стандартный» процессор на ядре Cortex, компания NVIDIA недавно приобрела полную (full-custom) лицензию на архитектуру ARM, чтобы иметь возможность создать процессор следующего поколения на основе собственного дизайна. Наиболее актуальными сегодня являются мобильные процессоры на базе ядер ARM11 (применяются в составе Apple iPhone 2G, iPod touch первых двух поколений, HTC Dream, Nintendo 3DS и др.) и Cortex-A8 (iPhone 3GS, iPhone 4, iPad, семейство Samsung Galaxy Tab, Google Nexus S, LG Optimus 2X и др.).

APPLE A4/A5

Начнем рассмотрение возможностей платформ в алфавитном порядке – с компании Apple. До недавнего выхода iPad 2 последним продуктом компании являлась платформа Apple A4. В ее основе – разработанный совместно с Samsung одноядерный процессор S5L8930 на архитектуре ARM Cortex-A8. Частота процессора достигает значения 1000 МГц для iPad и 800 МГц для iPhone 4. Мощности вполне достаточно, чтобы снимать и воспроизводить HD-видео стандарта 720p, обеспечить отзывчивую работу и плавную прорисовку интерфейса.

Платформа поддерживает память типа LPDDR, в одноканальном режиме подключенную по специальной скоростной шине AMBA 3 AXI шириной 64 бит. Типичный устанавливаемый по технологии PoP (в едином корпусе, но не на одном кристалле!) объем памяти 256–512 Мб вполне достаточен для текущих запросов мобильных приложений.

На кристалле также интегрирован видеопроцессор PowerVR SGX 535 от компании Imagination, поддерживающий API OpenGL ES версии 2.0. Данный графический процессор, несмотря на немолодой по современным меркам возраст, способен поддерживать игры с достаточно сложной 3D-графикой и спецэффектами на основе шейдеров второго поколения. Кстати, идентичное идеоядро применялось в одном из первых в мире нетбуков ASUS Eee PC – Intel GMA500 IGP.

В зависимости от модели платформа оснащается сторонними модулями Wi-Fi стандартов 802.11a/b/g/n, Bluetooth 2.1+EDR, GPS и HSDPA/Edge. Для хранения данных и операционной системы в состав платформы входит 8–64 Гб энергонезависимой памяти типа NAND. Традиционно для продукции Apple присутствуют акселерометр, гироскоп, магнитный компас и датчик освещения, управляющий яркостью подсветки. В качестве операционной системы используется только «родная» ОС от Apple – iOS 4 (бывшая iPhone OS).

Кстати, нередко отмечаемые недостатки устройств на данной платформе, отсутствие поддержки технологии Adobe Flash, кард-ридера или USB-порта являются следствием идеологии компании, а отнюдь не техническими недоработками.

В начале марта нынешнего года компания Apple смогла порадовать поклонников выпуском новейшей платформы Apple A5. В данный момент она используется в планшете iPad 2, и, вероятнее всего, на ее основе будут представлены новые iPhone и iPod пятого поколения. Процессор, как и для платформы А4, разрабатывался совместно с компанией Samsung. Он основан на модифицированной архитектуре ARM Cortex A9, имеет частоту 1ГГц и теперь уже два ядра. Память типа LP DDR2 стала работать на более высокой частоте 1066 МГц. В качестве видеопроцессора применяется новый PowerVR SGX543, в несколько раз превосходящий по мощности прежнее решение. Несмотря на значительно возросшую мощность процессора и видеоядра, разработчикам Apple удалось сохранить экономичность платформы на прежнем уровне.

MARVELL ARMADA

Следующей по списку идет SoC-платформа от Marvell. Выкупив в свое время у Intel подразделение XScale, эта компания сегодня одна из немногих самостоятельно занимается проектированием и разработкой процессоров данной архитектуры.

Модельный ряд серий PXA и Armada 100 был весьма популярен у производителей смартфонов и электронных книг, выделяясь среди конкурентов высокой энергоэффективностью, наличием модуля Wireless MMX (аналог NEON) и быстрой 2D-графики, позволяющей осуществлять плавную прокрутку и масштабирование.

На сегодня наиболее актуальной является платформа Armada 500, предназначенная для нетбуков и смартбуков. Она базируется на процессорном ядре Dove (88AP510) архитектуры ARMv7 (аналог процессоров Cortex) собственной разработки. Частотный диапазон – в пределах 1000–1250 МГц. Процессор оснащен дополнительным блоком для быстрого расчета векторных операций (VFP), модулем декодирования HD-видео стандарта 1080р и производительным 3D-видеоядром, поддерживающим ускорение технологии Adobe Flash.

Судя по последним анонсам, компания ARM всерьез планирует вскоре выйти на серверный рынок с новыми четырехъядерными процессорами Armada XP. Обновленный контроллер памяти будет в состоянии работать с обоими современными типами мобильной ОЗУ: LPDDR2/DDR3. Заявлена поддержка всех востребованных на сегодняшний день внешних интерфейсов: USB 2.0, SATA 2, PCI Express, Gigabit Ethernet и др. Из беспроводных адаптеров названы Wi-Fi 802.11a/b/g/n, WiMAX, 3G modem и Bluetooth. Наконец, данная платформа рассчитана на работу с множеством операционных систем: Android 3.0, Chrome OS, Ubuntu Linux, Windows Phone 7.

NVIDIA TEGRA/TEGRA 2

Поговорим теперь о разработках сравнительно нового, но весьма амбициозного игрока – NVIDIA. Первый блин «видеокарточной» компании традиционно вышел комом. Платформа Tegra не получила сколько-нибудь широкого распространения, несмотря на вполне приличные характеристики, в частности мощное видеоядро (в этой сфере позиции NVIDIA весьма сильны). Большинство анонсированных устройств на первой Tegra так и не попало в широкую розницу или было попросту отменено.

Иная судьба, похоже, ожидает новую платформу Tegra 2. В ее составе мощный современный двуядерный процессор ARM Cortex-A9 с частотой до 1 ГГц на ядро. Платформа поддерживает 1 Гб оперативной памяти, причем как мобильной LPDDR2, так и обычных модулей DDR2-667. Новое производительное 3D-видеоядро GeForce ULP опережает ближайших конкурентов на 30% и по мощности вполне сравнимо с «настольным» аналогом GeForce 9300. Поддерживаются одновременный вывод на два дисплея, стандартные видеовыходы CRT и HDMI 1.3, а также аппаратное кодирование и декодирование всех форматов видео, включая HD.

Помимо этого, выделен отдельный медиапроцессор для обработки звука и сигнала с цифровых камер (масштабирование, поворот, автофокус и т.п.) с разрешением до 12 Мпикс. Поддерживаются все актуальные на сегодняшний день интерфейсы: USB 2.0, SATA, кард-ридеры и др. Сетевые возможности, включая Wi-Fi, Ethernet, Bluetooth, в платформу не интегрированы и реализуются с помощью дополнительных сторонних контроллеров.

В настоящее время анонсировано немало перспективных устройств на основе Tegra 2: планшеты LG Optimus Pad, Samsung Galaxy Tab II и ASUS Eee Pad Transformer, выпущенный недавно смартфон LG Optimus 2X и т.д. О намерении использовать данную платформу официально заявили такие крупные компании, как Acer, Dell, Toshiba, ViewSonic.

Отметим, что платформы от NVIDIA поддерживают все популярные мобильные операционные системы: Android, Chrome OS, Windows Mobile, Windows Phone 7, MeeGo.

QUALCOMM SNAPDRAGON

На очереди еще один из самостоятельных Full-custom-разработчиков SoC-платформ – компания Qualcomm. Семейство платформ Snapdragon основано на процессорах Scorpion собственной разработки по спецификациям аналогичных ARM Cortex-A8 и представляет новый этап их развития.

Современные высокоинтегрированные процессоры Scorpion имеют в своем составе два производительных ядра с частотным потолком до 1500 МГц. Центральный процессор усилен блоком VPF, ускоряющим вычисления с векторами и дробными числами. Встроенный контроллер памяти поддерживает LPDDR первого поколения, работающую в двухканальном режиме.

Видеоподсистема Adreno 220, ведущая родословную от графического ядра, применяемого в игровой приставке Microsoft Xbox360 Xenos, обеспечивает производительность в 3D-приложениях на вполне конкурентоспособном уровне.

С помощью специального блока видеопроцессор без проблем справляется с воспроизведением форматов высокой четкости без привлечения вычислительной мощности основного процессора, что положительно сказывается на экономии энергии при просмотре видео.

Особенностью платформы Snapdragon является наличие огромного количества встроенных сетевых контроллеров с поддержкой всех возможных технологий беспроводной связи: GSM, GPRS, EDGE, UMTS/WCDMA, HSDPA, HSUPA, MBMS, CDMA2000 и пр.

На основе платформы от Qualcomm собраны такие популярные модели мобильных устройств, как HTC HD2, HTC Desire HD, HTC Inspire, Sony Ericsson Xperia, LG Revolution, HP TouchPad и др.

TI OMAP 4/OMAP 5

Последней платформой, о которой пойдет речь в нашей статье, будут популярные семейства OMAP 4 и OMAP 5 от компании Texas Instrument. Четвертая серия OMAP базируется на двухъядерных процессорах ARM Cortex-A9 с частотой до 1500 МГц и оснащена спецблоками TrustZone и NEON. Платформа выгодно отличается от конкурентов наличием двухканального контроллера памяти с поддержкой LPDDR2. В состав также входит мощное видеоядро PowerVR SGX540 от Imagination Technologies, мало в чем уступающее разработкам NVIDIA. Реализованы поддержка OpenGL ES 2.0 и аппаратная обработка Full HD 1080p.

Данная платформа положена в основу весьма продвинутых устройств – RIM BlackBerry Playbook и LG Optimus 3D.

Еще более перспективной выглядит платформа OMAP 5. В ней будут задействованы уже четырехъядерные процессоры Cortex-A15 с частотой не менее 2000 МГц. Видеоподсистема оснащена последним многоядерным решением PowerVR SGX544MP, позволяющим существенно поднять планку производительности в 3D-играх и поддерживающим одновременный вывод сразу на четыре дисплея.

Конкуренцию OMAP 5, судя по всему, сможет составить только будущая Tegra 3.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Нетрудно заметить, что платформа каждого производителя имеет свои сильные стороны. Продукция Apple отличается сбалансированностью и отлично отлаженной операционной cистемой, плюс огромный выбор ПО. Платформы от Marvell обладают высокой экономичностью. NVIDIA сильна графическими решениями. Фирма Qualcomm разрабатывает высокопроизводительные процессоры и оснащает свои платформы серьезной поддержкой сетевых протоколов. А компании Texas Instrument чаще других удается воплотить в кремнии самые последние разработки в области архитектуры. В итоге у покупателя всегда есть выбор и возможность приобрести устройство, наиболее полно отвечающее его запросам.

Но не это главное. Как и в живой природе, многообразие видов порождает конкуренцию, конкуренция ведет к естественному отбору – а это одно из ключевых условий эволюции, или, в нашем случае, научно-технического развития. Именно это позволяет надеяться на то, что в обозримом будущем мы сможем увидеть полнофункциональные компьютеры в наручных часах, мобильные телефоны в серьгах и прочие шедевры миниатюризации.

Общие сведения.

Наконец-то, скажут многие, мы добрались
до главного. Как же устроен этот сложный
мобильный телефон? Для того чтобы понять,
что в его устройстве нет ничего сложного,
условно разделим его на части и рассмотрим
каждую в отдельности.

Основой мобильного телефона, образно
говоря, его сердцем является микропроцессор
(UPP — Universal Phone Processor), который при помощи
набора очень простых команд (операций)
выполняет сложные действия, алгоритмы
которых запрограммированы в памяти.
Такая структура дает преимущества,
поскольку память можно перепрограммировать.
Именно в программе заложены практически
все функциональные возможности аппарата,
начиная с управления включением.
Непосредственно к процессору подключается
память, клавиатура и дисплей.
Приемопередатчик
выполняет функции передачи и приема
сигналов под управлением микропроцессора.
Так как прием и передача в системе GSM
разделены во времени, приемник и
передатчик используют общую антенну.
Основой приемопередатчика является
цифровой сигнальный процессор — DSP
(Digital Signal Processor), который осуществляет
как формирование сигналов для передачи
в эфир, так и декодирование принимаемых
сигналов.
Контроллер питания представляет
собой одну или несколько микросхем,
которые выдают набор питающих напряжений
для всего телефона, и каждое из которых
формируется отдельно в те промежутки
времени, когда это напряжение необходимо
для работы. Такое устройство питания
позволяет существенно экономить емкость
аккумуляторной батареи. Кроме того,
контроллер питания управляет зарядкой
аккумулятора. Непосредственно к
аккумулятору всегда подключены:
контроллер питания, усилитель мощности
приемопередатчика и схема формирования
напряжения подсветки клавиатуры и
дисплея. Она необходима, поскольку
напряжение аккумулятора в процессе
работы уменьшается, в то время как
яркость подсветки должна оставаться
постоянной. Контроллер заряда находится
в телефоне и использует постоянное
выпрямленное нестабилизированное
напряжение внешнего зарядного устройства
— «зарядки».
Несколько контроллеров,
которые могут входить в состав одной
микросхемы или нескольких, формируют:
—
речевой сигнал (микрофон и динамик),
сигналы гарнитуры формируются отдельными
усилителями;
— вызывной сигнал
(вибромотор и полифонический звонок);
—
считывание и запись информации в SIM
(Subscriber Identity Module)-карту;
— сигналы для
оптического (ИК) порта, Bluetooth и другие —
на схеме не показаны.
Обмен с компьютером
осуществляется через системный
коннектор.
Кроме вышеперечисленного
все телефоны имеют системный тактовый
генератор, который располагается в DSP,
часы реального времени с кварцевым
резонатором 32768 Гц, аналого – цифровые
ADC (Analog-Digital Converter) и цифро – аналоговые
DAC (Digital-Analog Converter) преобразователи.

Глава 3. Устройство отдельных частей мобильного телефона

Аккумуляторы

Приобретая мобильный телефон, человек,
как правило, меньше всего задумывается
над сроком его безотказной работы. А
если и задумывается, то связывает его
прежде всего с ненадежностью микросхем,
радиоэлементов и механическими
повреждениями. Исследования показывают,
что первое место по отказам занимают
элементы питания. В настоящее время в
мобильных телефонах используют
никель-кадмиевые (NiCd), никель-металл-гидридные
(NiMH), литий-ионные (Li-Ion) и литий-полимерные
(Li-Polymer) аккумуляторные батареи. Рассмотрим
характеристики аккумуляторов.

Емкость аккумулятора

Емкость аккумулятора – максимальное
количество электричества, которое можно
получить от одной полной зарядки.
Обозначается латинской буквой С и
выражается в ампер-часах (А-ч) или
миллиампер-часах (мА-ч). Так, например,
аккумулятор емкостью 720 мА-ч способен
отдавать в нагрузку ток 720 мА в течение
оного часа или 360 мА в течение двух часов.
При этом, конечно, разрядный ток не
должен превышать некоторой максимальной
силы для конкретного типа аккумулятора,
иначе его пластины быстро выйдут из
строя.

Внутреннее сопротивление аккумулятора

Чем оно меньше, тем больший ток способен
отдать аккумулятор в нагрузку. Это очень
важная характеристика. В режиме приема
мобильный телефон потребляет небольшой
ток. Однако во время разговора ток резко
возрастает. В этом случае аккумуляторы
с различным внутренним сопротивлением
ведут себя по-разному. Никель-кадмиевые,
обладающие наименьшим внутренним
сопротивлением, легко отдают требуемый
ток. Никель-металл-гидридные обладают
самым высоким сопротивлением, поэтому
дают просадку напряжения, которая может
привести к сбоям либо ваш телефон выдаст
сигнал, что аккумулятор разряжен. Так
как мобильные телефоны в процессе работы
потребляют более или менее стабильный
ток, то для их питания применяют
литий-ионные либо литий-полимерные
аккумуляторы. Никель-металл-гидридные
применяют при питании устройств,
потребляющих стабильный ток.

Плотность энергии (Energy Density) заряженной
батареи

Измеряется в ватт-часах, отнесенных к
килограмму массы аккумулятора (встречается
и к литру объема). Здесь лидируют
литий-ионные и литий-полимерные
аккумуляторы (110… 160 Вт/кг), заметно
уступают им аккумуляторы 100… 130 Вт/кг.
Никель-металл-гидридные аккумуляторы
имеют этот показатель 60… 120, никель-кадмиевые
— 45… 80 Вт х ч/кг. Из сказанного следует,
что наименьшими размерами и весом при
одинаковой емкости обладают литий-полимерные
и литий-ионные аккумуляторы, несколько
большими — никель-металл-гидридные. А
литий-полимерным аккумуляторам можно
придать практически любую форму.

Время заряда аккумулятора

Это довольно важная характеристика,
поскольку при интенсивной эксплуатации
аккумуляторы мобильных телефонов
приходится заряжать почти ежедневно.
Варьируется от 1 часа у никель-кадмиевых
(при необходимости их можно зарядить
за 15 минут) и 2… 4 часов у никель-металл-гидридных,
литий-ионных и литий-полимерных.

Номинальное напряжение одного элемента

У никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных
аккумуляторов номинальное напряжение
составляет 1,25 В, у литий-ионных и
литий-полимерных — 3,6 В. Причем у первых
двух типов напряжение в процессе разряда
практически стабильно, в то время как
у литий-ионных аккумуляторов в процессе
разряда оно линейно снижается от 4,2 до
2,8 В.

Саморазряд аккумулятора

Саморазряд — уменьшение заряда заряженного,
но не подключенного к потребителю
энергии аккумулятора в процессе его
хранения. Для никель-кадмиевых
аккумуляторов это одно из слабых мест.
У них потеря заряда достигает 10% в первые
сутки после зарядки, а затем по 10% в
месяц. Примерно такой же показатель и
у никель-металл-гидридных аккумуляторов.
Вне конкуренции по этому показателю
литий-ионные и литий-полимерные
аккумуляторы. У них саморазряд не
превышает 2 – 5% в месяц, который происходит
в основном из-за наличия схем контроля
внутри аккумуляторов. Однако ограниченное
время «жизни» этих аккумуляторов не
дает полностью использовать это
положительное качество.

Срок службы

Это одна из важнейших характеристик
аккумуляторов, о которой пользователь
задумывается почему-то в последнюю
очередь. Для аккумуляторов с различной
химией он определяется по-разному. Для
одних аккумуляторов критичным является
общее число рабочих циклов «заряд —
разряд», в то время как для других — общее
время их эксплуатации.
Никель-кадмиевые
аккумуляторы выдерживают более 1500
циклов «заряд — разряд», и как показывает
опыт, после восстановления могут
проработать еще столько же. При правильном
периодическом обслуживании никель-кадмиевые
аккумуляторы служат от 5 до 10 и более
лет, вплоть до механического износа их
корпуса и внутренних
контактов.
Никель-металл-гидридные
аккумуляторы выдерживают около 500 циклов
«заряд — разряд» и срок их службы редко
превышает два года даже при весьма
аккуратном их обслуживании.
Литий-ионные
аккумуляторы можно заряжать-разряжать
от 500 до 1000 раз. Но это число циклов
полностью выбрать затруднительно из-за
короткого срока службы — не более двух
лет (по заявлениям производителей).
Практически же литий-ионные аккумуляторы
теряют свои эксплуатационные качества
уже через год.
У литий-полимерных
аккумуляторов число циклов «заряд —
разряд» колеблется от 300 до 500, и они
также редко служат более года. Кроме
того, срок службы зависит и от степени
разряда — при частичных разрядах он
больше, чем при полных.
Никель-кадмиевые
аккумуляторы имеют наименьшее время
заряда, допускают наибольший ток нагрузки
и обладают наименьшим соотношением
цена — срок службы, но в то же время они
наиболее критичны к точному соблюдению
требований по правильной эксплуатации.

Характеристика/тип	NiCd	NiMH	Li-Ion	Li-Polymer
Внутреннее сопротивление	низкое	высокое	среднее	среднее
Число циклов «заряд — разряд» до снижения емкости на 80%/срок службы	>1500	500	500-1000/1,5 года	300-500/1,5 года
Время быстрого заряда, ч	1	2 — 4	2 — 4	2 – 4
Токи нагрузки относительно емкости (С) — пиковый	20С	5С	>2С	>2С
Токи нагрузки относительно емкости (С) — наиболее приемлемый	1С	до 0,5С	до 1С	до 1С
Плотность энергии, Вт/кг	45-80	60-120	110-160	100-130
Саморазряд за месяц при комнатной температуре, /%	20	30	10	10
Обслуживание через	30-60 дней	60-90 дней	Не регл.	Не регл.
Напряжение на элементе, В	1.25	1.25	3.6	3.6
Диапазон рабочих температур, ° С	–40…+60	–20…+60	–20…+60	0…+60
Год выхода на рынок	1950	1990	1991	1999

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Смартфоны прочно вошли в нашу жизнь, позволяя поддерживать общение и став незаменимым средством для работы и творчества. В этой статье описано все о смартфоне, что нужно знать новому пользователю, включая информацию о его создании, устройстве и использовании.

История создания смартфонов

Идея придумать смартфон, появилась сразу после создания в 1990-х карманного персонального компьютера. Кто первый изобрел смартфон? Объединить коммуникатор и мобильный телефон впервые удалось компании IBM. Первый телефон, который был выпущен в виде концепта — это IBM Simon со встроенным органайзером. В последующие годы было выпущено еще три или четыре устройства, в каждом из которых производители приближались к заветной цели: OmniGo HP 700 LX, Nokia 2110, Nokia 9000.

Что такое смартфон

Определение из Википедии. В переводе с английского, «смарт» значит «умный» или «сообразительный». Значение слова «смартфон» понять несложно — это умный телефон с набором дополнительных функций.

Чем смартфон отличается от телефона

В мобильных телефонах, практически с самого их появления, были функции органайзера (будильник, заметки, календарь). Но производители старались его расширить. Так появился термин «смартфон» — двусоставное слово, образованное слиянием двух других: «смарт» и «фон».

В отличие от мобильных телефонов, смартфоны имеют более развитую операционную систему (Android, iOS, Windows), для которой разработчики могут писать программный код, реализуя новые идеи. После установки стороннего ПО возможности аппарата становятся еще шире.

Однако разница между обычным телефоном и смартфоном стерлась, поскольку большая часть устройств (если не говорить о самых дешевых аппаратах) открывают доступ в интернет, позволяют получать почту и оснащены прочими важными функциями.

Для чего нужен смартфон

Функции смартфона включают в себя не только возможность осуществлять звонки, как это было в случае с мобильным телефоном. Они подразумевают гораздо больше. Устройство можно использовать для серфинга в интернете, GPS-навигации, общения в социальных сетях, учебы, чтения книг, мобильной фотографии, детских развивающих видеоигр, а также обработки видео. Мобильный гаджет может вести подсчет пройденых шагов и следить за состоянием артериального давления. Он может быть использован для занятий спортом, включая бег, спортивную ходьбу и прыжки со скакалкой.

Как устроен смартфон

Возможно, впервые взяв в руки новый смартфон, вы размышляли над тем, из чего же он состоит. Существуют разные модификации, но основные элементы имеет любое устройство. Ниже рассмотрим каждую составляющую немного подробнее.

Корпус

Корпус устройства защищает внутренние компоненты, включая его основные элементы, от повреждений. Он обеспечивает более удобное взаимодействие пользователя с устройством. На корпусе расположены кнопки, сенсорное стекло для управления телефоном, а также порты для подключения наушников и зарядного устройства.

При изготовлении корпуса применяются различные материалы: стекло, керамика, металл и пластик. Различают следующие типы корпусов: моноблок (без движущихся частей), слайдер, раскладушка и сгибаемый. Последний вид все еще находится в разработке, поскольку создание эластичных гибких элементов все еще очень дорого, а значит нерентабельно с практической точки зрения.

Процессор и материнская плата

Без материнской платы с процессором (SoC) использование аппарата было бы невозможным. Печатная схема, содержит не только процессор, но и множество других важных элементов, например контролер заряда, LTE-модем, Bluetooth, Wi-Fi, графический ускоритель.

Существует несколько основных производителей, которые занимаются разработкой собственных процессоров, поэтому большая часть смартфонов работают на их основе: MediaTek, Qualcomm, Samsung, Huawei, Apple.

Оперативная и основная память

Оперативная память (ОЗУ) — это энергозависимая память, используемая операционной системой, например Андроид, для временного хранения и обработки информации. Без ее участия все процессы и вычисления производились бы гораздо дольше, а многопоточный режим был бы невозможен. Среди поколений оперативной памяти существуют: LPDDR3, LPDDR4, LPDDR4X, LPDDR5. Каждое следующее поколение работает производительнее предыдущего. На момент написания статьи можно было найти мобильные устройства с ОЗУ от 1 до 16 ГБ.

Основная память, в отличие от оперативной, предназначена для долговременного хранения информации. На внутреннем накопителе находится прошивка, операционная система и системные программы. Сюда же можно сохранять видео, игры, музыку, изображения, документы.

Батарея

В качестве портативного источника энергии телефон использует встроенный аккумулятор. Он может быть съемным или несъемным — это зависит от модификации, используемого устройства. Большая часть всех мобильных аппаратов оснащаются литий-ионными батареями — они неприхотливы в использовании, не обладают эффектом «памяти» и не нуждаются в калибровке. После того как аккумулятор заряжен, он автоматически перестает получать заряд от зарядного.

Датчики и модули

Для полноценной работы мобильного устройства нужен соответствующий набор датчиков и модулей. Аппарат состоит из:

• Микрофонов. Большая часть аппаратов имеют два микрофона для записи стереозвука.
• Двух динамиков: один для разговоров, а второй для воспроизведения мультимедийных файлов.
• Основной и фронтальной камеры. Нужны для ведения фото и видеосъемки. Фронтальная камера, среди прочего используется для селфи-снимков и для общения по видеосвязи.
• Беспроводных модулей Wi-Fi, LTE, Bluetooth, IrDA, GPS, NFC, беспроводной зарядки.
• Датчика Хола, акселерометра, термодатчиков, шагомера, а также датчиков приближения и освещенности.

Все модули и датчики подключаются к материнской плате. Они работают благодаря вычислительной мощности процессора. С помощью дополнительных программ можно управлять ими, что в значительной степени расширяет функционал устройства.

Дисплей

Один из самых важных компонентов, без которого пользоваться мобильным устройством было бы невозможно — это экран. Все, что пользователь видит на нем обрабатывается внутренними компонентами. Существует два типа дисплеев, которые устанавливаются в мобильные телефоны:

• AMOLED, Super AMOLED — на основе светодиодов.
• IPS, PLS, TFT — на основе жидких кристаллов.

Основой всех жидкокристаллических дисплеев является LED-подсветка. Жидкие кристаллы играют роль фильтров, проходя через которые, белый свет изменяет свой цвет.

Однако, AMOLED-дисплеи работают по-другому. Здесь каждый пиксель — это отдельный светодиод, который может излучать тот или иной свет. Такие экраны более энергоэффективны, так как, если пиксели не работают, экран не потребляет энергию аккумулятора. Дисплеи, которые созданы на основе жидких кристаллов дешевле, поэтому устанавливаются в бюджетных устройствах.

Принцип работы

Мобильный процессор обрабатывает получаемую из оперативной и встроенной памяти информацию. Для работы беспроводных сетей используются соответствующие модули, а для комфортного взаимодействия с пользователем — дополнительные сенсоры. Аккумулятор заряжается от сети с помощью зарядного устройства и необходим в качестве источника питания.

Без камеры можно было бы обойтись. Однако, пользователи не видят смартфон без нее, поскольку она необходима для съемки. Базовые элементы расположены внутри корпуса, а на лицевой панели сенсорный дисплей позволяет вводить и получать необходимую информацию.